电磁流量计故障分析Word文档下载推荐.docx

1、2、环境方面主要是管道杂散电流干扰，空间电磁波干扰，大电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好单独接地保护可获得满意测量，但如遇管道有强杂散电流（如电解车间管道）亦不一定能克服，须采取流量传感器与管道缘绝的措施（参见下文案例12）。空间电磁波干扰-般经信号电缆弓I入，通常采用单层或多层屏蔽予以保护，但也曾遇到屏蔽保护还不能克服（见案例10）。 3、流体方面液体含有均匀分布细小气泡通常不影响正常测量，唯所测得体积流量是液体和气体两者之和；气泡增大会使输出信号波动，若气泡大到流过电极遮盖整个电极表面，使电极信号回路瞬时断开，输出信号将产生更大波动。 低频（5016 Hz-506 Hz）矩形波激

2、磁电磁流量计测量液体中含有固体超过一定含量时将产生浆液噪声，输出信号亦会有一定程度波动。两种或两种以上液体作管道混合工艺时，若两种液体电导率（或各自与电极间电位）有差异，在混合未均匀前即进入流量传感器进行流量测量，输出信号亦会产生波动。电极材质与被测介质选配不善，产生钝化或氧化等化学作用，电极表面形成绝缘膜，以及电化学和极化现象等，均会妨碍正常测量。 二、运行期故障 经初期调试并正常运行一段时期后在运行期间出现的故障，常见故障原因有：流量传感器内壁附着层，雷电击，环境条件变化。 1、内壁附着层由于电磁流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多，出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较

3、高。若附着层电导率与液体电导率相近，仪表还能正常输出信号，只是改变流通面积，形成测量误差的隐性故障；若是高电导率附着层，电极间电动势将被短路；若是绝缘性附着层，电极表面被绝缘而断开测量电路。后两种现象均会使仪表无法工作（参见案例7）。2、雷电击雷电击在线路中感应瞬时高电压和浪涌电流，进入仪表就会损坏仪表。雷电击损仪表有3条引入途径：电源线，传感器勺转换器间的流量信号线和激磁线。然而从雷电故障中损坏零部件的分析，引起故障的感应高电压和浪涌电流大部分足从控制室电源线路引入的，其他两条途径较少。还从发生雷击事故现场了解到，不仅电磁流量计出现故障，控制室中其他仪表电常常同时出现雷击事故。因此使用单位要

4、认识设置控制室仪表电源线防雷设施的重要性。现任已有若于设计单位队识和探索解决这一问题，如齐鲁石化设计院1。 3、环境条件变化主要原因同上节调试期故障环境方面，只是干扰源不在调试期出现而在运行期间再介入的。例如一台接地保护并不理想的电磁流量计，调试期因无厂扰源，仪表运行正常，然而在运行期出现新干扰源（例如测量点附近管道或较远处实施管道电焊）干扰仪表正常运行，出现输出信号大幅度波动。第二节 故障现象和检查流程 电磁流量计常见故障现象有：（1）无流量信号；（2）输出晃动；（3）零点不稳； （4）流量测量值与实际值不符；（5）输山信号超满度值5类，下文将分节讨论。 通常检查整个测量系统和判断故障的程序

5、如图1所示，检查环节包括电磁流量计本身的传感器和转换器以及连接两者的电缆，电磁流量计上位的工艺管道，下（后）位显示仪表连接电缆。 经常采用的检查手段或方法及其检查内容列举如下：（1）通用常规仪器检查电阻法保险丝的通断信号电缆、激磁电缆的通断激磁线圈的通断电极对称性测量电极对地的绝缘电阻激磁线圈对地的绝缘电阻图1 故障检查流程电流法测量激磁电流测量输出电流电压法判别：工作电源（包括供电和转换器本身电源）是否正确波形法在熟悉线路基础上测量关键点波形，判别故障所在（2）替代法 利用转换器和传感器间以及转换器内务线路板部件间的互换性，以替代法判别故障所在位置。 （3）信号踪迹法 用模拟信号器替代传感器

6、，在液体未流动条件下提供流量信号，以测试电磁流量转换器。 检查首先从显示仪表工作是否正常开始，逆流量信号传送的方向进行。用模拟信号器测试转换器，以判断故障发生在转换器及其后位仪表还足在转换器的上位传感器发生的。若足转换器故障，如有条件可方便地借用转换器或转换器内线路板作替代法调试；若是传感器故障需要试调换时，因必须停止运行，关闭管道系统，因涉及面广，常不易办到。特别是大口径流量传感器，试换工程量大，通常只有在作完其他各项检查，最后才下决心，卸下管道检查传感器测量管内部状况或调换。电磁流量计故障检查和分析 图4 电磁流量计输出晃动检查流程 三、故障检查和采取措施本小节分别讨论上述5个方面故障原因

7、的检查方法和采取措施。1、流动本身的波动（或脉动）检查流程图第1项。若流动本身波动，仪表输出晃动则是如实反映波动状况。检查方法可在使用现场向操作人员和流程工艺人员询问或巡视有否波动源。管系流动波动（或脉动）的原因通常有3个方面：（1）电磁流量计上游的流动动力源采用了往复泵或膜片泵（经常用于精细化工、食品、医药和给水净化等加注药液），这些泵的脉动频率通常在每分钟几次到百余次之间；（2）仪表下游的控制阀流动特性和尺寸选用不妥，从而产生猎振（hunting），这可观察控制阀阀杆是否有振荡性移动；（3）其他扰动源使流动波动，例如：电磁流量计上游管道中有否阻流件（如全开蝶阀）产生旋涡（如象涡街流量计旋涡

8、发生体产生的涡列，传感器进口端垫圈伸人流通通道，垫圈条片状碎块悬在液流中摆动等等）。在有脉动流动源的管线上，要减缓其对流量仪表测量的影响，通常采取流量传感器远离脉动源，利用管流流阻衰减脉动；或在管线适当位置装上称作被动式滤波器的气室缓冲器，吸收脉动。2、管道未充满液体或液体中含有气泡检查流程图第2项，本类故障主要是管网工程设计不良使传感器的测量管未充满液体或传感器安装不妥所致。应采取措施避免安装如图3所示a,e位置和以虚线管排放时b位置，改装到c,d位置。传感器下游无背压或背压不足，如装在位置e，液流经下游很短一段管段即排人大气，若阀门2全开，传感器测量管内有可能未充满液体。有时候流程的流量较

9、大能充满而仪表运行正常，流量减小就有可能液体不满而使仪表失常。液体中含有气体 液体中泡状气体形成有从外界吸入和液体中溶解气体（空气）转变成游离状气泡两种途径。液体中含有气泡数量不多且气泡球径远小于电极直径，虽然减少了部分液体体积，但不会使电磁流量汁输出晃动；较大气泡则因擦过电极能遮盖整个电极，使流量信号回路瞬间开路，则输出信号晃动更大。液流中微小气泡在流动过程中会逐渐在高点或死角积聚，若电磁流量计装在管系高点，潴留气体减少传感器内液体流通面积而影响测量准确度，潴留较多时还会产生干扰信号（参见案例3）；若传感器装在高点卜游，高点积聚气体超过容纳量或因受压力波动，气体以泡状或片状随液体流动，遮盖电

10、极而造成输出晃动。外界吸入空气常见途径在给水公用事业方面主要有江河原水含有气泡，或吸入口水位高度过低（通常要求有25倍以上吸入口直径的距离，视吸入流速而异）形成吸入旋涡卷进空气。在流程工业方面的配比混合容器搅拌时混入空气以及泵吸入端或管系其他局部产生密封不良的场所吸入空气等。这类故障在实践中也常会碰到。液体中溶解空气分离成游离气泡 管系压力降低原溶解的空气（或气体）会分离成游离气泡。例如充满液体管系二端阀门关闭，停止运行后逐渐冷却， 由于热膨胀系数不同，液体收缩比管系收缩大得多，管系中形成收缩空间，形成局部真空状态。液体中溶解空气便分离出来形成气泡，积聚于管系高点。重新启动，夹入气泡的液体流过

11、电极表面就可能使电磁流量计输出晃动。这可能是管系启动运行初期电磁流量计输出晃动，然后趋于稳定的这一现象的原因之一。又如水在1个大气压0时最多可溶解约0.3VN空气，若在流程中水温升高空气就会分离成游离气泡（到30时，最多只能溶解约0.15）。积聚起来也有可能出现故障现象。3、外界电磁干扰检查流程图第3项。电磁流量计由于流量信号小易受外界干扰影响，干扰源主要有管道杂散电流、静电、电磁波和磁场。管道杂散电流主要靠电磁流量计良好接地保护，通常接地电阻要小于100Q，不要和其他电机和电器共用接地。有时候环境条件较好，电磁流量计不接地也能正常工作，但是我们认为即使如此还是作好接地为妥。因为一旦良好环境条

12、件不复存在，仪表出现故障，届时会影响使用，再作各种检查带来诸多麻烦。有时候电磁流量计虽然良好接地，由于管道杂散电流过于强大（如电解工艺流程管线和有阴极保护管网）影响电磁流量汁正常测量，此时却须将电磁流量传感器与所管道之间作电气绝缘隔离。具体实例及其检查和排除过程可参阅案例12。静电和电磁波干扰会通过电磁流量计传感器和转换器间的信号线引入，通常若良好屏蔽（如信号线用屏蔽电缆，电缆置于保护铁管内）是可以防治的。然而也曾遇到强电磁波防治无效的实例，此时将转换器移近到传感器附近，缩短连接的信号电缆，或改用无外接电缆的一体型仪表。实例的具体内容请参见案例10。磁场干扰通常只有采取电磁流量传感器远离强磁场

13、源。电磁流量计抗磁场的能力视传感器的结构设计而异，如传感器激磁线圈保护外壳由非磁性材料（如铝，塑料）制成，抗磁场影响的能力较弱，钢铁制成则较强。4、论证核查液体物性检查流程图第4项。液体物性中有3种因素会使输出晃动。它们是：（1）液体中含有固相颗粒或气泡，（2）双组分液体中二种液体电导率不同而末均匀混合，或管道化学反应尚未完全完成，（3）液体的电导率接近下限值。被测液体含有较多固体颗粒会像前文所述气泡一样，使流量信号出现尖峰脉冲状噪声等，造成输出晃动。固相若是粉状通常则不会形成输出晃动。在精细化工业、食品业、医药业和给水处理工程经常在主液内加药液，而药液通常是由往复泵或膜片泵按主液流量成比例地

14、注入。注入药液后的上液呈现有药液段和无药液段相间隔的段列，若两种电导率不问的液体没有混和均匀，其下游测量流量的电磁流量计输出就会呈现晃动。出现这种情况应将加液点移至下游，或将电磁流量计移全加液点上游；如果受现场条件限制或嫌改装工程量大，亦可在加液点下游装混合器补救之。但装静态混合器后液流将产小旋转流，有可能造成1或以上的额外附加误差。然而与输出晃动无法测量相比，是权衡两弊取其轻的措施。若混合液在管道内化学反应未结束就进入电磁流量汁测量，也有可能出现输出晃动现象。这种情况下只能改变测量点位置，务使测量位置在混合点上游或远离混合段的下游。然而远离混合段的相隔距离需要很长，例如反应时间60s，液体流

15、速3ms，不考虑保险系数就要求相距180m。液体电导率若接近下限值也有可能出现晃动现象。因为制造厂仪表规范（specification）规定的下限值是在各种使用条件较好状态下可测量的最低值，而实际条件不可能都很理想。我们就多次遇到测量低度蒸溜水或去离子水，具电导率接近电磁流量计规范规定的下限值510-6Scm，使用时却出现输出晃动。通常认为能稳定测量的电导率下限值要向12个数量级。液体电导率可查阅附录或有关手册，缺少现成数据则可取样用电导率仪测定。但有时候也有从管线上取样去实验室测定认为可用，而实际电磁流量计不能工作的情况。这是由于测电导率时的液体与管线内液体已有差别，譬如液体巳吸收了大气中C

16、02或NOx，生成碳酸或硝酸，改变了电导率。对于含有颗粒或纤维液体产生的噪声浆液，采取提高激磁频率能有效地改善输出晃动。表71所示足频率可调IFM 3080F型DN 300电磁流量计，测量浓度3.5瓦楞低板浆液，在现场以不同激磁频率测量所显示瞬时流量晃动量。当频率较低为5032Hz，晃动高达10.7；频率提高到502Hz时，晃动降低至1.9，效果十分明显。表1 不同激磁频率下时瞬时流量晃动量激磁频率/Hz显示流量（峰晃动范围）/m3 h-1与平均值的百分比50/3218022310.750/182002245.650/61902207.350/22552651.95、调查液体与电极材料匹配检查

17、流程图第5项。电极材料的选择首先考虑足对被测液体的耐腐蚀性，然而选配不妥产生电极表面效应会形成输出晃动等故障。电极表面效应包括电极表面生成钝化膜或氧化膜等绝缘层以及极化现象和电化学等。介质一心极材料匹配还没有像耐腐蚀性那样有充足的资料可查，只有一些有限经验，尚待在实践中积累。钽一水、碱等非酸液 钽电极测量水流量时会形成绝缘层，使仪表失灵或运行一短时期后出现很大噪声。在工艺流程中即使是极短时间钽电极与水或非酸液接触，如用清水冲洗管子，亦会影响仪表正常使用。氢氧化钠等碱液亦不能选钽电极。哈氏合金B一高浓度盐酸 哈氏合金B对温度浓度不高的盐酸已有若干应用良好的实例。然而浓度超过某值时会产生噪声，应改

18、用钽电极、硝酸、硫酸等酸液也有相似效应的实践经验。铂一过氧化氢 铂电极用于测量低压过氧化氢（压力低于0.3MPa）时，由于触媒作用在电极表面产生气雾，阻断了电气通路而影响工作。钔一浓度大于10的盐酸 铂电场对浓度大于10的盐酸会产生噪声，当改用钽电极。哈氏合金B硫酸铝溶液 水厂用硫酸铝与原水混合以凝聚悬浮体。我们曾遇到哈氏合金B电极测量15硫酸铝溶液，出现输出晃动，后改用耐酸钢电极即获得满意的结果。第五节 零点不稳定检查和采取措施一、故障原因零点不稳定人体上可归纳为5方面故障原因，它们是：（1）管道未充满液体或液体中含有气泡；（2）主观上认为管系液体无流动而实际上存在微小流动；其实不足电磁流量

19、计故障，而足如实反映流动状况的误解；（3）传感器按地不完善受杂散电流等外界干扰：（4）液体方面（如液体电导率均匀性，电极污染等问题）的原因；（5）信号回路绝缘下降。二、检查程序图5所示足检查零点电磁流量计不稳定的流程。先按流程全面考虑作初步调查和判断，然后再逐项细致检查和试排除故障。流程所列检查项口顺序的先后原则是：（1）可经观察或询问了解毋须较大操作的在前，即先易后难；（2）按过去现场检修经验，出现频度较高而今后可能出现概率较高者在前；（3）检查本身所需的先后要求。若经初步调查确队足后几项故障原因，亦可提前作细致检查。三、故障检查和采取措施本小节分别讨论上述5方面故障原因的检查方法和采取措施

20、。1、管道未充满液体或液体中含有气泡本类故障主要是管网工程设计主不良或相关设备不完善所引起的，可参阅第9页第四中2、管道未充满液体或液体中含有气泡。2、管道有微量流动 检查流程图第2项。主观上认为流量传感器内无流动而实际上存在着微量流动。本类故障主要原闪足管线的截止阀密闭性差，电磁流量计所检测到的微小泄漏量，误解为零点变动或零点不稳定。阀门使用日久或液体污肌使阀门密闭不全的事例足会经常遇到的，大型阀门尤其如此。另一个常见原因足流量仪表除了上管道外还有若干支管，忘记或忽略这些支管的阀门关闭。有时候，在现场确认管系无流动还比较困难。此时可按图4所示，在流量传感器2前后的截止阀1、4间设置小口径泄漏

21、监视阀3，观察足否有泄漏量。图6 双阀关闭和泄漏监视1，4，6截止阀；2 流量传感器 3，5 泄漏监视阀3、接地不完善受外界干扰影响和接地电位变动影响管道杂散电流等外界干扰影响主要靠电磁流量计良好的接地保护，通常要求接地电阻小于1000，不要和具他电机电器共用接地。有时候环境条件较好，电磁流量计不接地亦能正常工作，但是一旦良好环境不存在，仪表会出现故障，届时再作检查会带来堵多麻烦。流量传感器附近的电力设备状态的变化（如漏电流增加）形成按地电位变化，电会引起电磁流量计零点变动。检查方法请阅第九节。4、调查液体物性检合流程图第4项。液体电导率变化或不均匀，在静止时会使零点变动，流动时使输出晃动。因

22、此流量计位置应远离注入药液点或管道化学反应段下游，流量传感器最好装在这些场所的上游。液体若含有固相，或杂质沉积测量管内壁，或在测量管内壁结垢，或电极被油脂等污秽等等，均有可能出现零点变动。因为内壁表面结垢和和电极污秽程度不可能完全样和对称，破坏厂初始凋零设定的平衡状况。积极措施足清除污秽和沉积垢层；若零伙变动不大也可尝试重新调零。5、调查信号线路绝缘信号回路绝缘下降会形成零点不稳。信号回路绝缘下降的土要原因足，包极部位绝缘下降所引起的，但也不能排除信号电缆及其接线端子绝缘下降或破坏。因为有时候现场环境十分严酷，稍一疏忽仪表盖、导线连接处密封不慎，弥漫着潮气酸雾或粉粒尘埃侵入仪表接线盒或电缆保护

23、层，使绝缘卜降。信号回路绝缘电阻检查分别按电缆侧和流量传感器侧两邮分进行，用兆欧表测试。因信号电缆容易可先做。流量传感器再分两次进行：充满液体测黾电极表面接触电阻和个管后测量，U极绝缘电阻。6、检查电极接触电阻和电极绝缘电阻检合流柞图第6项，分2步进行。（1）充满液体测量电极表面勺液体接触电阻 流量传感器卸下信号电缆接线，用万用表分别测量每电极与接地点，间的电阻，两电极对地电姐值之左应在1020。第九节中一、电极接触电阻的测量将有进一步说明。（2）空管测量电极绝缘 放空测量管，用干布揩于内表面，待完全干燥后，用H500VDC兆欧表测量各电极与地间的电阻们，阻值必须在100M以上。图5 电磁流量

24、计零点不稳定检查流程第六节流量测量值与实际值不符的检查和采取措施 一、故障原因引起测量流量与实际测量不符的故障原因，大体上可归纳成以下6个方面。（1）转换器设定值不止确；（2）传感器安装位置不妥，未满管或液体中含有气泡：（3）未处理好信号电缆或使用过程中电缆绝缘下降：（4）传感器卜游流动状况不符合要求；（5）传感器极间电阻变化或电极绝缘下降；（6）所测量管系存在未纳入考核的流入流出值。 二、比对的参照系 在检查本身故障现象之前，首先要评估与电磁流量计测量流量比对的实际流量（即各参照系推导出来的参比流量）的准确性和正确性。人们用作参照流量常从以刀；3个方面获得：（1）从流程系统的物料平衡，即进入

25、系统的量与流出系统的量之间作比较；（2）与其他流量测量值之间的比对，如与水池容器的体积或外夹装式超声流量汁的流量相比较；（3）与历史测量值相比较。流程现场工艺运行人员按这些参照系，根据他们的经验提出流量仪表测量值不准确的看法，仪表工程师要厂解与分析运行人员作出判断的依据，过程和数据，了解流程必要时去现场勘察，确认其正确后才作下一步检查。现例举用得较多的夹装式超声流量计作比对参照时，准确性评估中的几点常见失误。（1）作流量计算时流通面积未实例测量管段的外径和壁厚，仅按所查得钢管规格表中名义尺寸代入，由于外径和壁厚的允差，带来流通面积的计算误差。例如DN200-DN500无缝热轧钢管流通面积可能相

26、差（3.43.2）；即使外径用圆周法实测而壁厚未测而用名义尺寸，流通面积也可能相差（1.251）。（2）在现场测量声波传播距离如有（12）误差，即会给流量测量带来（12）的误差。（3）没有计入水泥衬里层厚度，旧管锈蚀层或污积层厚度。又如水厂经常用清水池体积作比对参照，要评估水池面积的准确性。经常发生计算水池面积仅按设计图或竣工图数据，由于竣工图仅按工程要求而未按计量要求丈量，必然会带来误差；还有可能未减去水池中隔墙、管线所占去的体积，以及旁路管线流出流人的体积。并要确认在试验时间内阀门的密封性等等，均应作复核评估。 三、检查程序 图7所示足检查电磁流量计测量流量与实际流量不符的流程。先按流程全

27、面考虑作初步调查和判断，然后再逐顷细致检查和试排除故障。流程所列检查顺序的先后原则足：（1）可经观察或询问了解而毋须作较大操作的在前，即先易后难；（2）按过去现场检查修经验，出现频度较高今后出现概率较高者在前；（3）检查本身的先后要求。若经初步调全确认足后几项故障原因，亦可提前作细致检查。 四、故障检查和采取措施 本小节分别讨沦图7-7所示6个方面故障原因检查和采取措施。1、复核转换器设定值和检查零点、满度值 检合流程图第1项。首先检查相配套传感器和转换器的编号是否对号。当代大部分电磁流量计在制造厂实流校准后在传感器名牌（或和随表附使用说明书，标明校准的仪表常数，并在所配套的转换器内设定好。因

28、此新安装内仪表调试前首先要复核仪表常数，或者传感器编号和转换器编号是否配对。因为这类失配的事件经常发生，还需复核口径、量程和计量单位等设定值。用模拟信号器）通常要按所用电磁流量计型号向制造厂订购）检查转换器零点和量程。2、查管道充液状况和含有气泡检任流程图第2项。本类故障主要是管网工程设计不良或相关设备不完善所引起的，可参阅第9页第四节中2、管道未充满液体或液体小有含有气泡一节。图7 电磁流量计测量值与应用参比值不符检查流程蔡武昌 第七节 输出信号超满度值检查和采取措施输出信号超满度值的故障原因来自4个方面，即：传感器方面、连接电缆方面、转换器方面、连接于转换器输出的后位仪表方面。每个方面又各有多种原因，其主要如下所列：（1）传感器方面-电极间无液体连通，从液体引入电干扰；（2）连接电缆方面-电缆断开，接线错误；（3）转换器方面-与传感器配套错误，设定错误；（4）后位仪表方面-未电隔离，设定错误。图8所示是检查输出信号超满度值的流程。检查首先足判别故障原因来自转换器之前（即